专利名称：原声、电子兼用小提琴类弦乐器的制作方法
技术领域：
本发明涉及小提琴类弦乐器，尤其涉及在一个乐器中可实现原声音响以及电子音响的原声、电子兼用小提琴类弦乐器。
背景技术：
通常小提琴类弦乐器是通过弦来发出声音的乐器，以琴弓摩擦琴弦发出声音或者以手指等弾奏来发出声音。以琴弓摩擦琴弦发声的弦乐器，通常如图I所示，包括共鸣筒形成的音板(soundboard) 2 ;从该音板2延长形成的琴颈4 ;形成该琴颈的末端的琴头12,发声的弦6以被琴马18支撑的状态固定于音板2和琴头12之间。 音板2,包括上板2a、下板2b、及围绕该上板和下板的外围的侧板2c,上板2a上形成有共鸣孔8。小提琴类弦乐器，最初由琴弓摩擦发生的振动沿着琴马18传至上板2a，振动沿着侧板2c传达，使得下板2b振动，这种音板的振动以振动能量传达至空气中来发出声音，这种音通过形成于上板2a的共鸣孔8传至外部。这种小提琴类弦乐器的振动而产生声音的增扩方法有多种，有通过乐器外部的麦克风扩音的方法，及，扩大附着于乐器本身的传感器所感知的振动而扩音的方法。从外部通过麦克风来进行扩音，可以产生最自然的声音，但由于除了乐器声以外还有外部的其他声音一起流入，因此无法获得所需的音量。附着于乐器的方法有多种，根据附着位置以及附着物的形状，乐器本身的振动数发声变化，而使得音量、音色也产生变化，频带范围的应答也会产生显著差异。现有的小提琴或者电声小提琴等弦乐器中，设置于能够很好地接受弦的张カ和振动的琴马下部来获得电扩音。但是现有的电子小提琴因为没有音板，无法产生无电扩音的原音，仅能够发出非常细微的声音。
发明内容
技术问题本发明是为了解决如上所述的问题而提出的，本发明的目的是提供以ー个乐器发出原音音响，即使进行电扩音也能最大限度維持原来原音的小提琴类弦乐器。
本发明在小提琴的音板内设置压电元件，从而发出原音和电扩音的音。这种音根据压电元件的位置，其音质、音色、声压、音量会发生变化，因此压电元件的位置尤其重要。对此举几个例子，第一，如电子小提琴，压电元件设置于紧挨着琴马的下方，则所述琴马的固有振动数发生变化，传达至音板的音会发出浑浊的音，琴马和音板的上板振动会产生中间以上的高频响，而不是低的频响，会发出排除音板下板的低频率的音色，因此，难以发出丰富的配音。第二，如图2所示，可以再音板内部的内侧表面，以A或者B的方法进行设置，但是无法正确感应压电元件可感知的压カ(弦的张力)和振动，在相同的条件下，声音太小，相比电扩音需要更多的扩音，从而杂音也会变大，意外掺杂近来的外部信号也被扩大，无法得到好的声音。技术方案本发明提供ー种原声、电子兼用小提琴类弦乐器，其包括音板，其包括維持间隔的上板、下板以及围绕所述上板和所述下板外围的侧板；琴颈，从所述音板延长形成，其正面设置有指板，末端形成有琴头；弦，被所述琴马支撑，固定于所述琴头的弦轴和所述音板ー侧端的弦固定部之间，其特点在于，所述下板形成有能够将所述弦的振动和压力转换成电信号的压电元件，所述上板的底面和所述压电元件之间安装有作为支撑杆的音柱(soundpost)，在所述上板上产生的共鸣通过所述音柱传达至所述压电元件和所述下板。所述压电元件埋入于形成在所述下板上的槽中，在所述压电元件和所述音柱之间设置有压カ板，通过所述音柱传达的集中荷重通过所述压カ板均匀地分布于所述压电元件。所述压电元件形成为四角形，其边长较长的一面垂直于所述下板的木材纹路以及 年轮的方向形成，所述压カ板的材质与所述下板的材质相同，所述压カ板的木材纹路与所述下板的木材纹路相同的方向粘接。发明功效压电元件埋入于音板下板中，外观上看不到压电元件，实际上在不使用扩音器而发出自然音时，也可以发出乐器固有的原音，在位于音柱下面的压カ板之下承受弦的张力，从而能够充分产生压电现象，可以获得所需的声压、音量，同时，接收到向下传递至音板下板和音柱的振动，可发出丰富的音量(宽频响的应答)，从而能够发出乐器固有最大的声音，而且还能够进行扩音。例如，如图2所示，将相同尺寸的压电元件附着于音板的下板表面A或者上板下部表面B，而并不是安装于能够收到压力的音柱之下的位置吋，如图3a所示，从最小值-c 至最大值OdB之间得到最大值-20dB的声音。但是，音柱下面部分如图3b所示，得到接近最大值O的-2dB的声音，使用相同条件的压电元件时，得到最大可提高10倍声音的效果。
图I是现有小提琴的立体图；图2是现有的小提琴内设有传感器的截面图；图3a是传感器设置于音板内部表面的音量分析不意图；图3b是压电元件设置于音柱之下而感应的音量分析示意图；图4是根据本发明的原音、电子兼用小提琴类弦乐器立体图；图5是图4的截面图；图6是图5中音柱的扩大截面图；图7是本发明所使用的压电元件结构的结构图；图8a是以电容器麦克风录音常用电声小提琴声音并以声谱分析仪进行分析的示意图；图Sb是将本发明中小提琴的声音无电扩音地以原音状态分析音色和频率的频谱进行分析的示意图；图Sc是将本发明中小提琴声音以压电元件进行电扩音来分析音色和频率的频谱分析示意图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的优选实施例进行更加详细的说明。图4是根据本发明的小提琴的立体图，图5是图4的截面图；图6是图5中音柱的扩大截面图；图7是示出本发明所使用的压电元件结构的结构图。如图4至6所示，根据本发明的电声小提琴类弦乐器，包括由共鸣筒形成的音板
2;向所述音板2的一侧延长的琴颈4 ;固定于所述音板2和琴颈4之间的ー个以上的弦6。所述音板2包括保持一定距离的上板2a以及下板2b，和围绕该上板2a和下板2b的外围的侧板2c。所述上板2a的底面和下板2b之间设置有支撑杆，即音柱7，在 上板2a产生的共鸣通过音柱7传达至压电元件20和下板2b。而且，所述上板2a的中央，形成有形状対称的多个共鸣孔8，将音板2内部产生的空气振动传达至外部。所述琴颈4的正面附着有指板19，用于以手指摁压弦6，琴颈4末端部形成有琴头12。所述琴头12提供有弦轴14。所述音板2设置有固定部16,用于固定弦6的ー侧末端。所述各个弦6的一端固定于弦固定部16，另一端卷曲于琴头的弦轴14，以被琴马18支撑的状态，通过调节弦轴14来拉紧弦6。如图7所示，本发明的压电元件，在其一侧面上由陶瓷形成的薄板20a的上部面粘接铜板20c，将P. C.B(20b)粘接于所述薄板20a的底面后，围绕所述铜板20c和P. C.B(20b)外部形成铜胶带20d，将屏蔽线24连接至P. C.B(20b)。为提高压电效果，放入橡胶材质的壳体内完成。所述压电元件为长20 30mm，宽8 14臟，优选地，长23 27mm，宽10 12mm。如图6所示，所述压电元件20在音柱7下端接触部分的音板下板2b中形成槽部，来埋入所述压电元件20，通常的音板下板2b的厚度是，中间为4. 6_，两侧面为3. 8_。在此使用的压电元件的厚度约为2_，在音板下板2b的放置音柱7的位置上形成相当于压电元件厚度2_左右的槽部，根据所述压电元件的形状挖槽而进行固定，压电元件20的壳体20a被具有弾力的如橡胶的材质所围绕，从而防止埋入部分产生空隙。在该处涂抹粘结剂(天然材料胶)，压カ板22形成为圆形,厚度形成为l_2mm之间,采用与音板2的下板2b相同的材质，使用比较硬的枫树，使木材纹路方向和年轮方向与音板一致，平坦地粘贴后，使用夹子强力固定24小时以上而粘贴。所述压电元件形成为四角形、边长较长的一面垂直于所述下板木材纹路和年轮方向，使得横穿多个木材纹路和年轮的所述压电元件的振动振幅变大，从而能够发出较大的
曰 如图6所示，埋入于音板下板2b的槽内的压电元件20和压カ板22，以及垂直放置于其上的音柱7，为了便于音柱7站立，使用砂纸尽量将粘接的压カ板22磨平。之后，将电线24连接至插座26，将插座26固定在侧板2c，音板的上板2a粘贴至与下板2b连接的侧板2c，将指板10和由琴颈4和琴头12组成的头部粘贴于音板2，进行清漆以备涂色后，安装弦挂16和托架、弦轴14后缠上弦6，在弦下竖立放置琴马18，在位于音板上板2a和下板2b之上的压カ板22上竖立音柱7。
根据音柱7的位置，声压、音质、音色有所不同，因此，根据放置音柱的位置来选择所需的声音。例如，靠近琴马18，则发出尖鋭的声音，离琴马18稍远，则发出柔和的声音。然后，靠近E弦，高频响更大，靠近G弦，低频响变大。因为音柱7始終在压カ板22上移动，在用扩音器扩大时，也带来相同的效果。而且，可以利用均衡器、受动器来对音进行多种变化，如没有额外的装置，即可发出接近乐器原音的声音。压カ板22的材质选用枫树，即易干燥、坚硬材质的枫树，以木材纹路与音板2相同的方向设置，并实施本发明的結果，即使将压 电元件20埋入音板下板2b，压カ板22也同时覆盖压电元件20和下板2b，以粘接剂(胶)強力粘接，因此，原音的音量反而加大，音色也变好。压カ板的材质对音色影响较大，必须使用与音板2相同材质的坚硬、易干燥的材料。本发明的目的为无损失地获取弦6发生的声压，如图4所示，小提琴弦6的张力作用于上板2a，压カ也被传达至音柱7，这也使得压カ传达至被压カ板固定而插入于音板下板2b槽中的压电元件20。此时，使得通过所述音柱传达的振动，通过所述压カ板均匀地分布到压电元件。本发明的小提琴类弦乐器如欲以原音弾奏，则以琴弓摩擦弦6，弦6上发生振动，该振动通过琴马18传达至上板2a，在上板2a发生共鸣。之后，上板2a的共鸣通过音柱7，经过压力板22传达至下板2b。由此，在音板2的内部，上、下板的振动能量传达至空气，并通过振动发生共鸣，这种共鸣通过共鸣孔8传达至外部，从而能够听到声音。例如，要以电演奏小提琴，则在连接插座26插入与扩音器等连接的插头(未图示)后进行演奏，则如上所述，弦6的振动从琴马18通过上板2a沿着音柱7，从压カ板22传达至压电元件20和下板2b后，其压カ和振动在压电元件(piezo pickup) 20上转换成电信号，通过连接插座26通过外部的扩音器等被扩大后，通过扬声器即可听到声音。由此，能够制造原音音响的同时最大地扩大原有的音的乐器，本发明可适用于小提琴类乐器，如小提琴、大提琴、中提琴、低音大提琴等乐器。图8a是以电容麦克风录制小提琴专业人员使用的小提琴的声音，以电脑显示频率，主要在500hz左右和Ikhz频带范围内具有最闻的频响，图8b是用根据本发明的小提琴演奏，压电元件不加电，不进行电扩音的条件下，从外部以电容麦克风来录音，观察与原音相同环境中的频率和音色，以电脑进行频谱分析的示意图，如图8a所示,在500hz和Ikhz左右具有与最高频响形状相似的频谱形态。图8c是使用压电元件电扩音本发明的小提琴声，在相同环境中的频响和音色的频谱，如图8a、8b，分别在500hz和IKhz左右显示出活性。结论是，本发明具有如下效果在小提琴一个乐器中，其原音和电声扩音时，音色和频响没有太大的变化，两者可选择其一使用。
权利要求
1.一种原声、电子兼用小提琴类弦乐器，其包括音板，其包括维持间隔的上板、下板以及围绕所述上板和所述下板外围的侧板；琴颈，从所述音板延长形成，其正面设置有指板，末端形成有琴头；弦，被所述琴马支撑，固定于所述琴头的弦轴和所述音板一侧端的弦固定部之间，其特征在于， 所述下板形成有能够将所述弦的振动和压力转换成电信号的压电元件，所述上板的底面和所述压电元件之间安装有作为支撑杆的音柱(sound post)，在所述上板上产生的共鸣通过所述音柱传达至所述压电元件和所述下板。
2.如权利要求I所述的原声、电子兼用小提琴类弦乐器，其特征在于，所述压电元件埋入于形成在所述下板上的槽中，在所述压电元件和所述音柱之间设置有压力板，通过所述音柱传达的振动通过所述压力板均匀地分布于所述压电元件。
3.如权利要求I所述的原声、电子兼用小提琴类弦乐器，其特征在于，所述压电元件形成为四角形，其边长较长的一面垂直于所述下板的木材纹路以及年轮的方向形成。
4.如权利要求I所述的原声、电子兼用小提琴类弦乐器，其特征在于，所述压电元件为长20 30臟、宽8 14mm,优选地，长23 27臟、宽10 12臟。
5.如权利要求2所述的原声、电子兼用小提琴类弦乐器，其特征在于，所述压力板的材质与所述下板的材质相同，所述压力板的木材纹路与所述下板的木材纹路相同的方向粘接。
6.如权利要求2所述的原声、电子兼用小提琴类弦乐器，其特征在于，所述压电元件在所述槽内以粘结剂固定。
7.如权利要求6所述的原声、电子兼用小提琴类弦乐器，其特征在于，所述压电元件是，在由陶瓷形成的薄板的上部面上粘接铜板，并在其下部面上粘贴P. C. B后，将其以铜胶带围绕而形成，所述P. C. B连接有屏蔽线。
8.如权利要求I所述的原声、电子兼用小提琴类弦乐器，其特征在于，在所述音板的侧板的一侧形成有与所述压电元件电连接的连接插座，由所述压电元件感应的电信号通过所述连接插座，通过外部扩音扬声器扩音。
9.如权利要求I所述的原声、电子兼用小提琴类弦乐器，其特征在于，所述小提琴类弦乐器为小提琴、大提琴、中提琴或者低音大提琴其中之一。
全文摘要
本发明涉及一种原音、电声兼用小提琴类弦乐器，其包括音板，包括维持间隔的上板、下板，以及围绕上板和下板外围的侧板；琴颈，从所述音板向一侧延长形成，末端形成有琴头；一个以上琴弦，固定于所述音板和琴头之间；压电元件，将所述弦的振动转换为电扩音成大声，所述压电元件埋入于与音柱下端部接触的位置上的音板下板之中，以压力板固定后，将音柱立于压力板上，使弦上发生的压力和振动沿着琴马经过音板上板到达音柱后，传递至压力板，与音板下板的原音音响一同，埋入于音板下板的压电元件产生压电现象。
文档编号G10H3/14GK102667915SQ201080051789
公开日2012年9月12日 申请日期2010年11月26日 优先权日2009年12月4日
发明者李在原 申请人:在原音乐有限公司